那个曾让比尔盖茨品尝粪污提炼水的“万能处理器”,现在怎么样了?-九游会真人第一品牌游戏合营

澎湃新闻记者 葛明宁 实习生 薛昱婷 何稼祁
2023-11-28 09:48
来源:澎湃新闻

比尔·盖茨站在一台位于美国华盛顿州的巨大机器前,面对镜头喝下一小口。“这是水。”他点点头,郑重其事地确认道。

op一侧的沉淀池,先对“原料”进行晾晒

该机器是用于处理粪污的。这是2015年1月,为了推广这台名为omniprocessor(后被译为“万能处理器”,下称op)的机器,盖茨还上了一档脱口秀节目,一饮而尽,与主持人一起展示“确实喝不出来”。那一个月,盖茨全面发力。他在个人网站“盖茨博客”(gatesnotes)上动画解释op原理,看上去“多快好省”,先加热粪污实现“固液分离”,固体部分焚烧发电,实现整台机器的能源自给,液体过滤,达到饮用水标准。

第一台op由一家名为janicki bioenergy(后“sedron technologies”)的美国企业设计建造,但该思路并未在美国本土推广。作为op的赞助方,比尔及梅琳达·盖茨基金会(下称“盖茨基金会”)人员当时表示,发达国家现用的下水道设施不适用于发展中国家,需要为其开发更简易的卫生系统。

当年,联合国的一份报告曾测算,把十亿人口产生的粪污转化为沼气,理论上足够一千万到一千八百万个家庭使用;国际卫生组织也指出,在卫生落后的地区,每投资一美元用于改进粪污处理系统,就能在医疗费用一端节省4.3美元。

但是,纸上的新能源引入现实,又花了将近七年。2021年11月,第一台尝试商业化的j-op v2处理器才在塞内加尔首都达喀尔郊外投产。

“二代”op

今年10月,参加盖茨基金会的“大挑战”年会期间,澎湃新闻记者在达喀尔现场参观了这台“二代”op。

非洲卫生问题的一重特殊之处,在于迅猛的城市化。一些研究指出,全球化之下,许多非洲国家出现粮价倒挂,即进口粮食比本土农作物便宜,当地传统农业凋敝,青年务农没有前途,大量人口涌入都市谋求生路。没有下水道的城市只能仓促挖一些化粪池应对人口膨胀。

总有人说“废物是放错了地方的资源”,这话在拥挤的非洲城市街头,令人想来格外不是滋味,一种新技术由美国原设计方、到中国生产商,再交给非洲当地企业承接,要历经什么?

op遭遇非洲城市

非洲的人口膨胀还在持续。据联合国数据,基于高出生率,1900年,非洲有1.4亿人口,到2022年,有14亿人,预计到2050年增加至25亿人,占当时全球人口的25%。但大量的人口并不意味着当地的经济发展能得到保障。

具体到塞内加尔,据世界银行的数据显示,2020年,当地每名妇女平均生育4.45个孩子,这还是当地生育率自1980年代起逐渐下降的结果。

这一背景底下,快速营建起的城市略显“野生”。在达喀尔街头、总统府周围一两公里之内,记者看到,车流滚滚、人流如织,也时不时能看着一辆“真的”马车,和待在汽车顶笼子里无助的羊——当地企业delvic承包了当地一部分的卫生设施建设,问高管们这些街头动物的粪便谁去清理?他们笑答:“没人去。”

塞内加尔国家卫生办公室(下称onas)秘书长法图·莫克塔尔(fatou moctar fall)表示,塞内加尔政府正在努力完成联合国可持续发展目标6,“清洁饮水和健康设施”中的相关要求,为此对市政系统进行了改革。她赞赏盖茨基金会援建的op项目节水、发电,焚烧后的炉灰可以制造肥料,有经济效益。

运营企业delvic高管介绍,选址的原因是距离达喀尔人口密集的区域不那么远,又挨着污水处理厂,可以处理该厂产生的污泥。为此造成的副作用是设备折旧较快,在海风中一日一日地锈蚀。

由2015年第一台落地塞内加尔的op“原型机”,到2021年的二代机,onas净化与副产品部主任阿卜杜拉耶·马洛(abdoulaye mallo gueye)坦言,道路并不平坦。第一台原型机过滤出的饮用水质量好,炉灰也能用,但是,发电量只有预期的40%——二代机修改了发电机的设计,目前“正在变得”自给自足。

面对达喀尔的粪污处理问题,他们尝试过别的技术。delvic承包的项目还包括op边上的污水处理厂。污水处理中会产生大量沼气。delvic目前很重要的另一个项目是回收沼气,目标是覆盖污水处理厂80%的能源消耗。

他们已经放弃了城市化粪池转化沼气。马洛解释,这与达喀尔的城市结构有关,传统上,总是等化粪池满了,居民呼叫工人过来掏粪。有的化粪池特大,一到五年才掏一回。沼气已经在这段时间里产生并挥发完了。

于是,他们寄希望于op。马洛说,除了第一代op发电量不及预期,最初,由工人从化粪池里掏来的“原料”也不理想,里面混杂了很多沙。他们在预处理阶段加了看上去很简单的滤网解决这一问题——但这样又意味着,这些混在其中的垃圾处理费用,“我们得买单”。

为了让达喀尔居民不往化粪池里丢垃圾,作为一个政府部门的onas有专门的宣传活动,有广播问答,有焦点小组讨论。

而作为达喀尔市政项目的承包商,delvic的高管巴西鲁·索乌(bassirou sow)形容公司账上紧巴巴的,毛利率粗算有8%,除去税费后不算盈利企业。

据介绍,作为市政改革的一部分,他们上马伊始,提高了工厂工人的待遇、买了保险,试图用好的工作环境改变往常低效的工作方式。一些折旧的设备要翻新。他们忍不住抱怨一下达喀尔物价偏高,对比之下,居民支付的除污费用多低——折算下来,一立方米的粪污只需要支付不到0.5美元,“全球最低”,这在当地还不够买一瓶水。掏粪工人和运输司机都属于别的企业,delvic对他们没有管理权限。作为后端处理公司,delvic想涨价。

让op产生足够的收入,对于他们是急切的现实需求。

不过,delvic又表示很有信心,因为看到了更新技术后获利的前景,onas也要继续与他们合作。

站在op投下的阴影里,索乌开始畅想,在人口增长很快的情况下,要是op的尺寸能更小一些就更好了。根据sedron technologies九游会真人第一品牌游戏合营官网数据,第一台op在塞内加尔的头一年处理700吨粪污,而索乌表示,第二代op的产能大约是其两倍。“对于一些小城市,这样的尺寸太大。”更理想的情况是,为其他同样没下水道的城市先建一台更小的,人口多一些,添第二台。

中国的出口与内销

作为盖茨基金会在中国的合作方之一,北京二七机车工业有限公司在2021年用四个月在现场完成了这台“二代”op的组装。

达喀尔街头的中国痕迹,据中国超市店员说,多数在塞中国人是路桥公司人员

该公司副总经理陈朝辉对记者说,作为参与改进的生产商,至今还想不到把op做得更“轻便”,更多地希望它更稳定、面对粪污不同的热值和五花八门的杂质有更好的适应性:“想着改型,说白了,就像还没有走好,就想要跑。”

此前,二七机车基于美国第一台op,进行了自动化、模块化的设计修改,并在安徽省蚌埠市五河县建造了一座中国版op,不过功能略有差别,是处理当地污水处理厂后端污泥用的,于2021年8月投入使用。

陈朝辉坦言,碍于现实条件,即便op项目的追求之一是卫生、百分之百杀灭粪污中的病原体,一些国内能用的工业设计还是没能在非洲项目中实现。比如,中国版op自动上料,工人尽量不与前端的粪污与后端的炉灰接触,而在非洲,粪污在非洲的烈日下晾晒,然后用挖掘机挖出来,用翻斗送入op。炉灰本该用分离器从焚烧炉中取出,非洲项目的效果也不好,可能需要拿个塑料袋去接。

造成遗憾的原因之一是非洲的工业配套薄弱,陈朝辉回忆,去非洲组装op是一个艰苦的活,由美国运去了三四十个集装箱,需要中方再找一些零部件,但只有到了非洲当地拆箱才知道细节。他们到了当地发现,一些特别尺寸的零部件买不到,需要团队在塞内加尔海边用钢板手工做出来。焊工、铆工少,等op运转起来,它需要的司炉工也少,全要现场培养。

最初,看好了op技术之后,盖茨基金会在亚洲寻找合作方,选定的一家是二七机车,另一家是印度公司,后者没做下去。二七机车的传统产品是铁路配套装备,包括造钢轨打磨车、路基处理车,以前不是环保装备企业,他们希望多元化业务。

关于为何盖茨基金会选择二七机车,陈朝辉说,一个是因为工厂在北京,方便往来,另一个是火车装备建造需要很大的场地,也适合大型环保设备的调试。盖茨基金会代表来参观,看到觉得挺震撼。

合作开始之后,“压力很大”。为了改建,二七机车一家一家地拜访国内的设备供应商,各种元件都得特制。

他们工作的初心是看好op的技术理念。陈朝辉介绍,国内干化加焚烧处理污泥的装备不多,而为了稳定焚烧,各种处理污泥的工艺有的加煤、有的加油,op的焚烧炉预热使用天然气,往粪污里添加的是石英砂,排放量低。

他直言,这项技术在国内投入粪污处理,有一定障碍,原因与非洲合作方说的类似,也是“收集难”:“一些小区的化粪池、公厕,都需要粪车一点点收集。”由锅炉技术上,处理污水后端的污泥与处理粪污区别并不大。而国内多见的大型养殖企业,又各有想法,有些希望发酵堆肥,有的原地给牲畜做垫床用。

对照之下,op的好处是气味小一些,卫生压力小,“1000多度,什么都烧没了。”

“脑洞”落地过程

2011年,盖茨基金会发起一项“厕所创新”大挑战,希望全球科学研究人员提出一些可能性,力图做到:移除人类排泄物中的细菌,回收能源、纯净水及营养等有用的物质;独立运行、不需要额外的供水、供电及下水管道配套;每天使用者花费控制在0.5美元之内;能在较穷困的地区可持续运作;无论发达国家还是发展中国家及地区的居民都愿意使用。

这项“大挑战”刺激出许多提案,有一些乍看之下“脑洞”巨大。

达喀尔街头的马车

例如,该基金会在2021年发文回顾这项“大挑战”十年,提及三项已投入商业化的发明,除了op,一家瑞士公司helbling的产品是在卫生间里放置一个看上去与一般马桶无异,只是有个很大“靠背”的马桶——在背后的机器里将粪污中的水分离出来重复利用,固体部分加热到160度之后变成小块;英国克兰菲尔德大学的发明更激进一些,尝试在家用卫生设施里设置一个带发电机的焚烧炉,“可能可以产生多余的能量,给手机充电”。

成为这种奇思妙想的后端生产商,显然需要一些勇气。2011年,这项“大挑战”的一等奖颁给了美国加州理工学院团队,面对“固液分离”,该团队想出的办法是,在污水中放置两个电极,先将水分电解成氢气和氧气再作回收。

这项技术后由中国企业宜兴艾科森生态环卫设备有限公司开发。该公司董事长周小康回忆,去参加盖茨基金会的活动,了解到这个创意时,没有原型机展示,只是一个概念——聊下来,其他公司的代表都很有顾虑。这概念有很多显而易见的弱点,比如昂贵,电解水需要贵金属作为电极,还需要经常更换,以及公厕被理解为较为低端的部分,使用者和维护者素质都低。使用者会把各种垃圾扔进去,公司也不太可能请高级技术工人日常维护。看起来,高科技进不去厕所里。

周小康还能举出更多“堵塞”厕所的现实问题,比如粪污份额复杂,有时候难以预料,在行业里待久了,他会了解到一些外人难以想象的痛点,比如,人们总习惯在公园的公厕里小解,工地边上的公厕却总收集到很多大粪——这两边就不能使用同一套设备。但他还是认可加州理工学院的“电解水”思路是高科技,想参与进来。

回忆起来,周小康说自己刚开始沿着这路径开发新设备,“挺担心的”:“大家对我有很大的期望,是吧?我总觉得这个事做不出来。”

这件事上,让他宽心的是,盖茨基金会的代表反过来说,“(成功的)可能性本来就比较小”,给这些研究较大的容错率。盖茨基金会提供一些科研费用,监督进展,但没有提过“验收”。

要说周小康的公司有什么突破,按他的说法,科学是从简单到复杂,“我们是把复杂的变回简单”。这么说好像没什么稀奇。艾科森公司给电解水环节之前加了一道预处理,类似于传统的化粪池,先分离出一些水分,减少电解压力;维护的人工问题靠互联网解决,使用人员可以远程监控厕所的情况,指导现场工人维修。这样,2014年,第一台设计供两百人使用的原型机成本得花50万人民币,现在相同规模的公厕造价是26000美元。他在塞内加尔和南非获得了订单。

国内的市场他关注并不多。周小康坦言,因为一些景点,或者边远地区的卫生系统需求,往往只需要零星几台公厕,不像非洲可能需要几十上百台,有规模效应。

他的九游会真人第一品牌游戏合营的合作伙伴盖茨基金会在九游会真人第一品牌游戏合营官网上展示了一张他的产品落地中国的图片。周小康解释,这是在江苏省的一个校园的操场边上。该操场白天用来教学,晚上对居民开放,公厕最好能“就地消化”,有他们的使用场景。

责任编辑:张无为
图片编辑:蒋立冬
校对:丁晓
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