À l'échelle mondiale, vous pourriez dire qu'il existe un élément de ménage qui sépare les nantis des démunis. Sur les 7 milliards d'habitants de la Terre, 2, 5 milliards n'ont pas accès à des toilettes. Dans ces régions, où l’eau potable est rare, les maladies facilement évitables, telles que la typhoïde et le choléra, sont des épidémies de grande ampleur. Chaque année, 1, 5 million d'enfants meurent des suites d'un mauvais assainissement.
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Pour ces communautés pauvres, concentrées principalement dans certaines régions d’Asie du Sud et d’Afrique, les stations d’épuration ne sont tout simplement pas une option. Les familles sont souvent obligées d'utiliser des solutions de remplacement dépendantes des contaminants, telles que des fosses de latrines (essentiellement un trou creusé dans le fond) ou un simple recours à la défécation à l'air libre. Donc, pour que les toilettes soient pratiques, elles doivent non seulement être autonomes et sans eau, mais aussi être abordables pour les familles qui gagnent aussi peu qu'un dollar par jour. À cette fin, la Fondation Bill et Melinda Gates a lancé le concours «Reinvent the Toilet Challenge», qui a récompensé en 2012 une équipe de chercheurs de 100 000 $ pour développer un prototype capable de résoudre l'une des crises sanitaires les plus graves du monde en développement. .
Les lauréats, un groupe d’ingénieurs travaillant au California Institute of Technology, se sont lancés dans une phase d’essai cruciale de leur conception. En décembre, quelques toilettes d’essai ont été expédiées en Inde et installées dans des toilettes publiques à l’Université Mahatma Gandhi du Kerala et à Ahmedabad. En mars, le prototype au Kerala sera transféré à Delhi, où il sera présenté lors d'une foire aux toilettes.
Chose intéressante, le concept que l'équipe Caltech a finalement proposé n'est pas sans eau. En fait, cela fonctionne comme une toilette conventionnelle. "Nous avons opté pour une toilette à chasse classique, car après avoir testé différentes conceptions, nous avons constaté que les gens les préféraient généralement", explique Clement Cid, un étudiant au doctorat qui a travaillé sur le projet. "Cela est vrai même dans les sociétés en développement."
En pratique, le système de toilettes - une combinaison autonome de système de toilettes et d’égouts - fonctionne de la même manière que ce qui se trouve dans les systèmes d’égouts de fosses septiques à petite échelle populaires dans les zones rurales des États-Unis. Une simple chasse d'eau et les matières fécales sont envoyées dans une chambre d'attente où elles sont soumises à un processus d'assainissement de haute technologie qui élimine les bactéries infectieuses et responsables de maladies.
Le défi consiste maintenant à trouver le moyen de réduire le prix de 1 200 dollars de ce qui est essentiellement un système de traitement des eaux usées portable et autonome. (Caltech) La différence la plus notable entre cette nouvelle conception et les toilettes standard est l'ajout d'un panneau photovoltaïque monté sur le toit. Le panneau alimente tout le processus d'assainissement en fournissant de l'énergie à un réacteur biochimique situé sous le sol, conçu pour purifier les déchets à l'aide d'électrodes. Lorsque les matières fécales et l'urine traversent cette chambre, une réaction électrochimique entre l'anode et la cathode (think batteries) divise la matière en composants distincts, tels que l'hydrogène, les engrais et l'eau claire. Un autre mécanisme filtre les déchets en détournant l'hydrogène vers un compartiment qui le stocke sous forme d'énergie dans les piles à combustible. L'engrais est collecté à des fins agricoles, tandis que l'eau restante est pompée dans un réservoir pour pouvoir être réutilisée.
«C'est un système entièrement en boucle fermée», explique Cid. "Et tandis que les toilettes septiques traitent les déchets seulement partiellement, l'eau que nous recyclons est totalement sûre, sans aucune contamination."
Le défi consiste maintenant à trouver un moyen de réduire suffisamment le prix de 1 200 dollars de ce qui est essentiellement un système de traitement des eaux usées portable et autonome. Le chiffre n'inclut pas les autres dépenses, telles que l'entretien et les réparations en cas de panne des toilettes. Lorsqu'elles sont connectées au réseau, les toilettes fonctionnent à environ 11 cents par jour, soit plus du double de l'objectif déclaré de la fondation: fournir une technologie qui coûte 5 cents par jour. Bien que cela ne semble toujours pas beaucoup, imaginez que vous consacriez 10% de votre revenu à la toilette. Connecter le système à une batterie rechargeable augmenterait encore ce nombre, car les unités de stockage d'énergie devraient être remplacées de temps à autre.
Pour l’instant, l’objectif de l’équipe est de concevoir une méthode de fabrication d’électrodes fonctionnant avec le même rendement, mais à la moitié du prix. Selon Cid, une grande partie de ceci impliquerait de conclure des accords pour atteindre les sources de matériaux localement. L'équipe étudie également une nouvelle conception qui rendrait le système de toilettes plus compact, nécessitant moins de matériaux. Une autre possibilité consiste à trouver un moyen de puiser dans les piles à combustible, source potentielle d'énergie.
"Nous avons construit une BMW haut de gamme et l'objectif est de fournir une voiture Tata Nano très bas de gamme", a déclaré Michael Hoffman, professeur d'ingénierie qui dirige le projet. "Nous étudions actuellement les options de fabrication. La semaine prochaine, je rendrai visite à des partenaires de fabrication potentiels en Chine."
Une approche, dont les ingénieurs ont discuté avec la Fondation Bill et Melinda Gates, repose sur les activités commerciales. La stratégie proposée consiste dans un premier temps à commercialiser les commodes auprès des familles de la classe moyenne et de la classe moyenne supérieure dans les pays asiatiques, qui ont tendance à être réceptives à l’idée et capables de se permettre une installation. On s’attend à ce que la production de masse augmente progressivement et que les coûts de fabrication diminuent.
Mais les toilettes à énergie solaire ne manquent pas de critiques. Dans un éditorial publié par le New York Times, Jason Kass, ingénieur en environnement et fondateur d'une organisation appelée Toilets For People, souligne certaines des lacunes inhérentes aux efforts visant à appliquer des technologies très sophistiquées aux problèmes des personnes souffrant de maladies rares. Ressources.
Il écrit:
Imaginez le sort d’une toilette de haute technologie dans l’une de ces communautés. Que se passe-t-il si les systèmes à membrane uniques se bouchent? Ou si le réservoir d'eau supercritique ou le réservoir de carbonisation hydrothermale fuit, ou pire, explose? Ou si l’un des résidents appauvris se rendait compte que l’appareil valait plus que les gains d’un an et décidait de le voler? Si les nombreux projets de développement ayant échoué au cours des 60 dernières années nous ont appris quelque chose, les solutions importées ne sont pas compliquées.
Le rédacteur en chef de Treehugger, Llyod Alter, décrit la dernière version des toilettes comme un effort totalement erroné qui, avant tout, diffuse certaines des idées les plus erronées de l’Occident sur l’assainissement. Il s’agit notamment de s’asseoir sur les toilettes plutôt que de s’accroupir, choix qui peut causer plus de tension dans les intestins, et de placer les toilettes à l’intérieur des toilettes. Il oppose cela aux toilettes japonaises, qui sont plus hygiéniques puisqu'elles sont situées dans une pièce séparée. Et comme le mentionne Kass, l'entretien d'un système aussi complexe nécessiterait la mise en place de spécialistes qualifiés que ces communautés pauvres ne peuvent se permettre.
Hoffman pense néanmoins qu'avec la progression des nouvelles technologies, ce type de toilettes sera pratique à long terme. Il utilise Apple comme exemple. Lorsque Apple a lancé le smartphone à écran tactile il y a à peine sept ans, son coût était d'au moins 600 USD. En début de semaine, les développeurs de logiciels de Mozilla ont dévoilé une version pour les marchés en développement, qui fera ses débuts à seulement 25 $. "Les coûts étaient autrefois prohibitifs pour les pauvres, mais ils sont maintenant réalisables", ajoute-t-il.
Le caractère pratique des toilettes à énergie solaire dans les communautés pauvres qui manquent cruellement de ressources devrait devenir plus clair dans les prochaines années. En 2015, l'équipe Caltech prévoit de tester de nouveaux prototypes dans de petites communautés de cinq pays, très probablement l'Inde, la Chine, la Thaïlande, le Cambodge et le Pérou. La production à grande échelle d'au moins 1 000 toilettes est prévue pour 2016.
