自立したナノ膜トイレのための概念的なエネルギーおよび水回収システム

衛生設備の改善にアクセスできない世界中で約24億人がいるため、生活の質を改善し、死亡率を減らすために、新しい衛生システムの開発に強いインセンティブがあります。ナノ膜トイレは、電力を生成し、人間の排泄物と尿から水を回収するユニークな家庭用スケールシステムを提供することが期待されています。この研究は、10人の世帯向けに設計されたナノ膜トイレの概念的エネルギーおよび水回収システムのパフォーマンスを評価し、その自立性を評価するために行われました。熱化学的変換島、スターリングエンジン、水着システムを含むシステム全体のプロセスモデルがAspenPlus®で開発されました。ナノ膜トイレのエネルギーおよび水回収システムは、名目動作モードで23.1 WH/kgsettledsolidsの特定の正味出力と13.4 dm3/日の水回収率で特徴付けられました。さらに、上清が処理されていない場合、特定の正味出力は69.2 wh/kgsettledsolidsに増加しました。このような家庭規模のシステムは、正味出力（1.9-5.8 W）を提供します。これは、携帯電話や電源クロックラジオを充電したり、低電圧LED電球を使用して家庭に光を供給するのに十分であることがわかっています。

With about 2.4 billion people worldwide without access to improved sanitation facilities, there is a strong incentive for development of novel sanitation systems to improve the quality of life and reduce mortality. The Nano Membrane Toilet is expected to provide a unique household-scale system that would produce electricity and recover water from human excrement and urine. This study was undertaken to evaluate the performance of the conceptual energy and water recovery system for the Nano Membrane Toilet designed for a household of ten people and to assess its self-sustainability. A process model of the entire system, including the thermochemical conversion island, a Stirling engine and a water recovery system was developed in Aspen Plus®. The energy and water recovery system for the Nano Membrane Toilet was characterised with the specific net power output of 23.1 Wh/kgsettledsolids and water recovery rate of 13.4 dm3/day in the nominal operating mode. Additionally, if no supernatant was processed, the specific net power output was increased to 69.2 Wh/kgsettledsolids. Such household-scale system would deliver the net power output (1.9-5.8 W). This was found to be enough to charge mobile phones or power clock radios, or provide light for the household using low-voltage LED bulbs.