BGU (Israël) : chauffer des excréments humains bruts pour créer une source d'énergie réutilisable
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Bien que l’accès au traitement des déchets dans le monde se soit considérablement amélioré ces dernières années, environ 2,3 milliards de personnes n’ont toujours pas accès à des services d’assainissement de base (ODD 6), selon l’OMS. Soit 892 millions de personnes, principalement en zones rurales, font leurs besoins à l’air libre.
Pour la première fois, une étude pilote de l’Université Ben-Gurion en Israël a montré que les excréments humains bruts pouvaient être convertis en un combustible fiable, réutilisable et en un engrais riche en nutriments, permettant ainsi de répondre à deux grands défis mondiaux, les besoins croissants en assainissement et en sources d’énergie renouvelable. La BGU a révélé cette étude juste avant le World Toilet, journée mondiale des Toilettes, organisée par les Nations unies, le 19 novembre prochain.
Les chercheurs ont mis au point un procédé utilisant la carbonisation hydrothermale (CTH, carbonisation aqueuse à température et pression élevées, procédé physicochimique de conversion de composés organiques en charbon structuré) pour chauffer les déchets humains solides dans un « autocuiseur » et convertir les excréments en hydrochar, un combustible de biomasse fiable et réutilisable ressemblant au charbon de bois.
Les chercheurs de la BGU ont mené des recherches similaires l’an dernier sur des excréments de dinde et d’autres volailles.
«Les excréments humains sont considérés comme dangereux en raison de leur potentiel de transmission des maladies, bien qu’ils soient riches en matières organiques, en nutriments tels que l’azote, le phosphore et le potassium, les déchets humains contiennent également des micro-polluants provenant de produits pharmaceutiques, qui peuvent entraîner des problèmes environnementaux s’ils ne sont pas éliminés ou réutilisés correctement », précise le Pr Amit Gross, doyen de l’Institut Zuckerberg.
La pénurie d’énergie est également un défi dans ces domaines. Environ deux milliards de personnes dans le monde utilisent la biomasse solide, en particulier le bois, qui est transformé en charbon de bois, puis utilisé pour la cuisson et le chauffage. Mais ces pratiques laissent également une empreinte écologique – pollution de l’air, émissions de gaz à effet de serre, déforestation et érosion des sols. «En traitant correctement les déchets humains, nous pouvons résoudre ces deux problèmes en même temps», ajoute le Pr Gross.
Dans le cadre de l’étude pilote et de l’étude en laboratoire, les chercheurs ont soumis les déchets bruts, via HTC, à trois températures (180, 210 et 240° C) et à des temps de réaction (30, 60 et 120 min). Les solides se déshydratent, créant un combustible solide, l‘hydrochar, et une partie aqueuse (liquide) riche en nutriments.
Les chercheurs, ainsi que les doctorantes Reut Yahav Spitzer et Vivian Mau, ont indiqué que la réaction qui crée les hydrochars stérilise les déchets, ce qui permet de les manipuler sans danger. Les charbons peuvent potentiellement être utilisés pour le chauffage et la cuisson du ménage, tandis que le sous-produit liquide (la partie aqueuse) peut être utilisé comme engrais liquide.
L’étude a été financée par la Fondation Rosenzweig-Coopersmith et l’Autorité israélienne de l’eau.
Publication dans le Journal of Cleaner Production
Traduction/adaptation Esther Amar pour Israël Science Info
Pour la Fondation Bill et Melinda Gates, qui a lancé l’initiative Reinvent the toilet, l’assainissement est un problème majeur de santé mondiale.
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En savoir plus
L’Institut Zuckerberg de recherche sur l’eau, plus important institut israélien de l’eau, mène des recherches interdisciplinaires de pointe et une formation supérieure en sciences de l’eau, dans le but d’améliorer le bien-être humain grâce à des technologies et à des politiques d’utilisation durable des ressources en eau. Des chercheurs de renommée mondiale de l’Institu Zuckerberg se concentrent sur les technologies de dessalement, la production d’eaux souterraines, la qualité de l’eau et la microbiologie, ainsi que sur l’économie et la gestion des ressources en eau. Les programmes d’études supérieures attirent des étudiants du monde entier qui participent à des projets de recherche et à des collaborations dans des pays développés ou sous-développés. Nommé d’après le philanthrope new-yorkais Roy J. Zuckerberg, cet institut a été fondé en 2002 au sein des instituts Jacob Blaustein de recherche sur le désert du campus Sede Boqer de l’Université Ben Gourion du Néguev.
L’Université Ben Gourion du Néguev (BGU) est l’université de recherche à la croissance la plus rapide en Israël. Avec 20 000 étudiants, 4 000 membres du corps professoral et membres du corps professoral et trois campus à Beer-Sheva, Sede Boqer et Eilat, BGU est un agent de changement, concrétisant la vision de David Ben-Gourion, premier légendaire premier ministre israélien, qui envisageait l’avenir Israël émergeant du Néguev. L’université est au cœur de la transformation de Beer-Sheva en cyber-capitale du pays, où les grandes multinationales exploitent avec expertise le savoir-faire de BGU pour générer une R & D innovante.
À l’heure de son cinquantième anniversaire, la mission de BGU continue d’opérer des transformations, aux niveaux local, régional et international. Avec des facultés en sciences de l’ingénieur, Sciences de la santé, Sciences naturelles.
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For the first time, a Ben-Gurion University pilot study demonstrated that raw human excrement can potentially be converted to a safe, reusable fuel and a nutrient rich fertilizer, thus addressing two major worldwide issues of sanitation and fuel for energy in advance of World Toilet Day, which will be marked on November 19.
According to the groundbreaking study published in the Journal of Cleaner Production, researchers at the Ben-Gurion University Zuckerberg Institute for Water Research have refined a process using hydrothermal carbonization (HTC) to heat solid human waste in a designated « pressure cooker » and convert excreta into hydrochar, a safe, reusable biomass fuel resembling charcoal.
The BGU researchers conducted similar research last year on turkey and other poultry excrement.
The development addresses two challenges prevalent in the developing world: sanitation and growing energy needs. While access to waste treatment worldwide has expanded significantly in recent years, approximately 2.3 billion people still lack basic sanitation services, according to the World Health Organization. This includes 892 million people – mostly in rural areas – who defecate in the open. The Bill and Melinda Gates Foundation sees sanitation as a major world health issue and has Reinvent the Toilet Challenge to address this problem.
“Human excreta are considered hazardous due to their potential to transmit disease,” said Prof. Gross, who is the newly-appointed dean of the Zuckerberg Institute. While it is rich in organic matter, nutrients such as nitrogen, phosphorus and potassium, human waste also contains micro pollutants from pharmaceuticals, which can lead to environmental problems if not disposed or re-used properly.
Energy scarcity is also a challenge in these areas. Approximately two billion people worldwide use solid biomass, especially wood, which is converted into charcoal, and then used for cooking and heating. But these practices also leave a footprint on the environment – air pollution, greenhouse gas emissions, deforestation and soil erosion.
“By treating human waste properly, we can address both of these issues at once,” Prof. Gross added.
In the pilot and laboratory study, the researchers subjected the raw waste material through HTC to three temperatures (180, 210 and 240 °C) and reaction times (30, 60 and 120 min.).The solids become dehydrated, creating a substance known as hydrochar, a combustible solid, as well as a nutrient-rich aqueous (liquid) phase.
The researchers, including doctoral candidates Reut Yahav Spitzer and
Vivian Mau, also said the reaction that creates the hydrochars sterilizes the waste material, so it becomes safe to handle. The “coals” can potentially be utilized for household heating and cooking, while the liquid byproduct, (the aqueous phase) can be used as liquid fertilizer.
The study was funded by the Rosenzweig-Coopersmith Foundation and the Israel Water Authority.
Publication in Journal of Cleaner Production
The Zuckerberg Institute for Water Research, Israel’s largest and leading water institute, conducts interdisciplinary, cutting-edge research and graduate education in water sciences, aimed at improving human well-being through technologies and policies for sustainable use of water resources. World-renowned Zuckerberg researchers are focused on desalination technologies and groundwater production, water quality and microbiology, as well as water resource economics and management. Zuckerberg graduate programs attract students from all corners of the world who are involved in research projects and collaborations in both developed and underdeveloped countries. Named for New York philanthropist Roy J. Zuckerberg, the Institute was founded in 2002 within the Jacob Blaustein Institutes for Desert Research at the Sede Boqer Campus of Ben-Gurion University of the Negev.
Ben-Gurion University of the Negev (BGU) is the fastest growing research university in Israel. With 20,000 students, 4,000 staff and faculty members, and three campuses in Beer-Sheva, Sede Boqer and Eilat, BGU is an agent of change, fulfilling the vision of David Ben-Gurion, Israel’s legendary first prime minister, who envisaged the future of Israel emerging from the Negev. The University is at the heart of Beer-Sheva’s transformation into the country’s cyber capital, where leading multinational corporations eagerly leverage BGU’s expertise to generate innovative R&D.
As it counts down to its 50th anniversary, BGU’s mission continues to be effecting change, locally, regionally and internationally. With faculties in Engineering Sciences; Health Sciences; Natural Sciences; Humanities and Social Sciences; Business and Management; and Desert Studies, BGU is a university with a conscience, active both on the frontiers of science and in the community. Over a third of our students participate in one of the world’s most developed community action programs. The University is a recognized national and global leader in many fields, actively encouraging multi-disciplinary collaborations with government and industry, and nurturing entrepreneurship and innovation in all its forms.
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