Près de trois milliards de personnes dans le monde n'ont pas le luxe de disposer de toilettes à chasse d'eau. Au lieu de cela, ils dépendent de systèmes d’assainissement statiques, tels que des latrines à fosse pour traiter leurs déchets. Comme ils ne sont pas souvent raccordés à un égout, ils doivent être vidés et éliminés manuellement.
Une mauvaise compréhension des risques encourus signifie que les boues non traitées sont souvent rejetées dans les champs et les rivières à proximité. L'impact de cela peut être dévastateur. Les germes trouvés dans les boues fécales provoquent des maladies telles que la diarrhée qui entraîne la mort de plus de 750 000 enfants de moins de cinq ans chaque année.
Pourtant, on estime que chaque dollar investi dans l'amélioration de l'assainissement rapporte jusqu'à 5, 50 USD en avantages sociaux et économiques. Celles-ci résultent d'une productivité accrue, d'une réduction des coûts de soins de santé et de la prévention des maladies et des décès prématurés.
Un aspect crucial de l’amélioration de l’assainissement réside dans la recherche et le développement de moyens plus simples et plus efficaces de traiter les boues dans des endroits où l’assainissement et le traitement centralisé des eaux usées ne sont pas disponibles.
Mes recherches s'inscrivent dans le cadre d'un partenariat avec la société d'ingénierie Buro Happold (BH), à laquelle WaterAid Bangladesh a demandé de trouver une technologie de traitement des boues efficace, pratique et abordable.
Après avoir envisagé des options comprenant du biogaz et des additifs pour puits - des produits utilisés pour tenter de réduire le volume des boues -, la société a opté pour des lits de séchage non plantés. Ils sont simples dans leur conception et exploitent une quantité raisonnable de soleil au Bangladesh.
Vidage manuel (sswm.info) Les lits de séchage assèchent les boues par les processus d'évaporation et de drainage. Au fur et à mesure de la perte d'eau, la température dans la boue augmente, détruisant une partie des germes qu'elle contient. Une fois séchées à une consistance appropriée pour être éliminées, les boues sont compostées pour permettre une utilisation sans danger en agriculture comme conditionneur de sol.
Mes recherches visent à mieux comprendre le processus de séchage des boues dans ces lits afin d'estimer le temps nécessaire avant de pouvoir les éliminer en toute sécurité, évitant ainsi que les boues non traitées ne soient rejetées dans l'environnement.
Usine de caca
Pour ce faire, il est nécessaire de produire des boues en laboratoire, qui reproduisent aussi fidèlement que possible les propriétés chimiques et physiques de la matière réelle. En procédant de la sorte, nous pouvons effectuer des tests de séchage reproductibles et sûrs pour déterminer le séchage des boues réelles dans un climat tropical.
Lit de séchage (Celia Way Buro Happold 2013) En plus d'être remplies de germes, les boues fécales ont une composition chimique et physique très variable. Une étude portant sur le «rendement» d'un groupe d'hommes en bonne santé ayant un âge similaire et soumis à un régime alimentaire contrôlé pendant trois semaines a révélé des différences notables dans la composition chimique de leur caca. Cette variation est encore amplifiée entre différents pays, climats et régimes.
Les principaux composants chimiques du caca sont les graisses, les glucides (fibres), les substances azotées, les minéraux (principalement le potassium, le calcium et le phosphore) et les micro-organismes. En 2006, des scientifiques ont développé un simulant pour le caca humain afin de tester la conception d'un système de collecte des déchets pour un véhicule d'exploration en équipage pour la NASA.
En utilisant la composition chimique connue, les chercheurs de la NASA ont mis au point une «recette» à base de cellulose pour représenter les glucides, de la levure pour les micro-organismes, de l'huile d'arachide pour les graisses et les glucides, ainsi que du chlorure de potassium, du phosphate de calcium et de l'eau.
Malheureusement, les boues séchées sur les lits de séchage au Bangladesh sont légèrement différentes de la caca fraîche, car elles ont passé du temps dans une fosse ou dans une fosse septique. Cela signifie que les composants facilement dégradables du caca frais (glucides, protéines et sucres) sont décomposés, laissant derrière eux des composants plus stables. La recette de la caca fraîche de la NASA devait être modifiée pour que nos expériences tiennent compte de ces changements et reflètent mieux les caractéristiques des boues de vidange fécales réelles.
Dans le cadre du programme Reinvent the Toilet Challenge de 2014 de la Fondation Bill et Melinda Gates, le groupe de recherche sur la pollution en Afrique du Sud a modifié la recette de la NASA. Ils comprenaient le supplément diététique en coque de psyllium et pâte miso pour fibres, le chlorure de potassium enlevé, du polyéthylène glycol ajouté pour aider à la rétention d'eau, la levure active pour représenter les bactéries et la cellulose transformée en linters de coton et en tissus déchiquetés.
Nous avons ensuite modifié cette recette pour remplacer les linters de coton par du chanvre, car il était plus facilement disponible. La levure active a été remplacée par la levure de bière, car elle est plus facile à acheter en vrac.
Maintenant que nous disposons d'un simulant adapté aux boues de vidange, nous sommes en mesure de réaliser des tests sur des lits de séchage pour mieux prédire le comportement de la boue en matière de séchage dans un climat tropical. Cela pourrait conduire à l'utilisation de tels lits à une échelle beaucoup plus grande, ce qui signifie qu'au lieu d'être laissée dangereusement non traitée, le caca a un meilleur endroit où aller.
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Naomi Deering, chercheuse postdoctorale en assainissement, Université de Bath
