世界の人間の排せつ物問題は甚大な規模に達し、人々の健康、沿岸・陸上の生態系、さらには気候変動にも影響を及ぼしている。
この問題を解決するには、地域社会と協力してそのニーズに合った解決策をつくり、適切な衛生設備を利用できるようにするとともに、急速に変化する世界に合わせて老朽化した下水システムを改修する必要がある。
分散型の自然を活用した解決策は、都市の排水問題を改善し、集中型下水システムへの負荷を軽減するうえで、または手頃で効果的な代替策を提供するうえで、鍵となると考えられている。
78億人が排出する人間の排せつ物は、甚だしく人々の健康と環境に影響を及ぼしている。排水によって年間約620万トンの窒素が沿岸水域に流入するほか、医薬品からマイクロプラスチックまで、量が分かっていないさまざまな汚染物質も加わっている。
実際、下水と排水による汚染は深刻で、地球の安全な活動システムの不安定化を招き、少なくとも5つのプラネタリー・バウンダリーに悪影響を及ぼしている。栄養塩の過剰やその他の汚染物質によって淡水、海洋、陸地を汚染し、生物多様性を損ない、さらには気候変動を助長している。
しかし、排水汚染は危険な多頭のヒドラのような問題である一方、この危機に取り組むため、数多くの技術や革新的な取り組みが試され、導入されている。明るい兆しもある。効果のある地域の解決策を世界規模に広げられれば、プラネタリー・バウンダリーの限界超過を一つだけでなく複数、食い止める糸口になる。
現在、世界各地で排水処理と適切な衛生設備の提供に取り組むだけでなく、日々廃棄物として流している貴重な栄養素や淡水を回収し、再利用する取り組みも進んでいる。
地域社会を支え、生態系を守る
世界では約10人中6人が適切な衛生設備を利用できないと、USAIDは報告している。基本的な衛生システムや廃棄物処理施設が不足する開発途上国では、安全な衛生設備を利用できるようにすることが、まず必要な重要な一歩となる。こうしたサービスがなければ、地域社会は有害な細菌や病気にさらされる可能性がある一方、サンゴ礁や海草藻場などの生態系は、窒素やリンの栄養塩で過剰に負荷を受けたり、排水に含まれる有毒化学物質の脅威にさらされたりする。
政府機関の多くは、国際連合やUSAIDとそのパートナー国を含め、基本的な衛生問題の解決に積極的に取り組んでいる。Coral Reef Alliance（CORAL）は、こうした取り組みを促進するNGOの一例にすぎない。同団体は地域社会を支援し、サンゴ礁を守る衛生上の解決策を見つけられるよう力を貸している。CORALの保全ディレクター、ヘレン・フォックスは、そうしたプロジェクトを二つ挙げる。
ロアタン島のホンジュラス、ウエストエンドでは、このNGOが地元の関係者や地域社会と協力し、稼働を停止していた排水処理施設を再稼働させた。施設の再開後、汚染は減り、地元のビーチはブルーフラッグ認証地域、つまり観光客が安全に利用できる場所と認定された。公衆衛生、事業、経済に明らかな恩恵をもたらしている。さらに、サンゴ礁では病気の発生が減少した。この改善のすべてが廃棄物汚染の減少によるものとは言えないが、それが一因であるのは確かだとCORALは述べている。
同様に、ハワイ島のプアコーでは現在、地域の汚水溜め、好気性処理システム、浄化槽から未処理の下水が漏れ出し、地下水に入り、海へ直接流れ込んでいる。放出からわずか5時間でそうなることもあり、サンゴ礁に害を与え、人々の健康を危険にさらしている。CORAL、地元住民、政府が数年にわたって監視と協議を続けた結果、問題解決につながる排水処理施設の設計費として、180万ドルの資金が2021年に承認された。
「解決策は問題に合わせたものであることが重要だと思います」とフォックスは言う。そうするには「長い時間がかかることもあります。しかし同時に、汚染の脅威が取り除かれると、生態系が比較的早く回復する例もあります」。
老朽化するインフラ、気候リスク
廃棄物処理の不備は主に開発途上国の問題だという、よくある誤解がある。しかし、米国、英国、EU諸国を含む多くの先進国で使われている時代遅れの老朽化した下水処理システムも、同じように深刻な廃棄物問題に直面している。
最も手ごわい問題は、19世紀後半から20世紀初頭の処理システムの設計上の欠陥に起因する。これは合流式下水道の越流（CSO）として知られる。こうした都市全域のシステムでは、廃水と雨水を同じ管に流す。気候変動の影響でますます頻繁になっている大雨が降らない限り、これは問題なく機能する。大雨が降ると、汚水が一気に流入し、処理能力を超えた下水処理場を迂回せざるを得ず、未処理または部分処理の下水が何千リットルも川、湖、海へ流れ込む。
Riverkeeperによると、ハドソン川流域を守るNGOが伝えるところでは、ニューヨーク港には毎年、460カ所のCSOから1億200万立方メートル（270億ガロン）を超える未処理下水と汚染された雨水が流出している。という。さらに、米国の自治体860カ所がある。そこには、シカゴやセントルイスのような都市部も含まれ、CSOは優先度の高い水質汚染問題となっている。この問題は欧州連合や英国でも深刻で、CSOの数は数万に上る。
CSOは過去から続く排水問題で、自治体ごとの解決には何十億ドルもの費用がかかることがあり、資金難の大都市の多くには負担できない。費用のかかる解決策の一つは、下水の貯留容量を拡大する深層トンネルを建設することだ。理論上は、嵐の際に水を適切に処理・排出する時間を確保できる。この方式は、ミルウォーキーで導入され、貯留容量は200万立方メートル（5億2,000万ガロン）に達する。しかし、その費用は高く、50億ドルを超えた。
こうした大規模投資だけで下水の流出を完全になくせるとは限らず、頻度が増す異常気象によって、投資そのものが限界を超えるおそれもある。インディアナ州で建設中の20億ドル規模のDigIndyトンネルシステムは、2025年の完成を予定し、CSOの流出を最大97％削減することを目指す。しかし、このプロジェクトは1990年代の降雨量データを使って設計された。今後数十年にわたり州内の降水量が増えれば、新しいトンネルの処理能力を超えるとの懸念がある。世界各地の気候予測は、極端な降水現象がさらに増え、わずか数時間で数インチもの雨が降ると警告している。
明らかに、ほかの解決策も必要だ。費用のかかる選択肢には、排水流量の監視改善、雨水管と下水管の分離、処理施設の拡張などがある。迅速な水処理技術の開発も進められている。
専門家の意見は一致している。CSO対策に単一の解決策はなく、さまざまな対策を講じなければならない。「グリーンインフラとグレーインフラを組み合わせる必要があります」と、Water Environment Federationの最高技術責任者、バリー・ライナーは言う。
都市空間を再考する：小規模に考える
世界の人口は2050年までに97億人に達すると予測され、都市に暮らす人の数も増加する見通しで、衛生システムへの圧力はますます強まる。気候変動の影響も相まって、排水処理は深刻化し、既存のシステムを圧倒しかねない問題となっている。
だからこそ、都市の設計を見直すことが急務だと、Epic Cleantecの共同創業者兼CEO、アーロン・タルタコフスキーは言う。彼は、持続可能な水・排水管理を「21世紀を特徴づける世界的課題」と呼ぶ。
この新たな都市構想の一環として、タルタコフスキーの会社は、集中型廃棄物処理場ではなく、廃棄物が発生する建物内で水を回収・処理するシステムを開発した。現場で浄化した水は廃棄する必要がなく、飲用以外の用途に再利用できるほどきれいだ。さらに、この処理過程では貴重な天然肥料と熱エネルギーが生まれ、どちらも地域内で活用できる。
「屋上太陽光発電や分散型発電が電力網の分散化を後押ししたように、建物内での水再利用は水インフラのレジリエンスを高めると考えています」とタルタコフスキーは述べる。「エネルギー分野に比べて、私たちは単に10～15年遅れているだけです」。
排水汚染の問題を世界規模で解決するには分散型システムが必要だと、国連環境計画（UNEP）の排水専門家、リカルド・ゼンナロも同意する。
「従来型のシステム、つまり排水処理の問題は、通常、非常に費用がかかることです」。しかも過度に集中化され、変化する都市の成長パターンに対応できない。「地域によっては、こうした［集中型システム］は効果がなく、状況や資金不足から建設もできません」と彼は説明する。「だからこそ、小規模に進めることが最も効果的なのです」。
都市地域を再構想するために自然を活用した解決策（NbS）を利用することは、より利用しやすく、費用も抑えられる選択肢と考えられており、差し迫ったCSO問題への対処には特に有効だ。こうした手法を国際自然保護連合は、「社会課題に効果的かつ柔軟に対処し、同時に人々の幸福と生物多様性に恩恵をもたらす、自然または改変された生態系を保護し、持続可能な形で管理し、回復させるための取り組み」と定義している。
NbSの一つであるグリーンインフラは、人工湿地、近隣の緑地、レインガーデン、屋上庭園、バイオスウェイルに加え、雨水タンクや貯水槽、透水性舗装を取り入れ、雨水を吸収、貯留、再利用することで、都市計画と設計に変革をもたらす。
たとえば人工湿地は多くの場合、「手頃な費用で運用しやすく、信頼性が高い」とUNEPのゼンナロは言う。必要に応じて小規模にも大規模にも運用でき、都市部にも農村部にも適応させられる。
こうした分散型の自然を活用した解決策は、排水汚染を大幅に減らし、窒素やリン、病原体、農薬などの汚染物質を効果的に除去できるうえ、既存の処理インフラを補完できる。そのほかの利点として、Water Citiesの上級顧問キャサリン・クロスは、洪水の緩和、生息地や屋外レクリエーションの場の創出、温度調節、場合によっては炭素隔離を挙げる。
その一例が、バンコクのチュラロンコン大学創立100周年記念公園だ。2017年に整備されたこの水辺のオープンスペースは、最大3,780立方メートル（100万ガロン）の水を集め、処理し、貯留できる。国連気候変動枠組条約によると、大雨時に過負荷となる公共下水施設の負担を軽減する。水をろ過・浄化する湿地、調整池、地下貯水槽から成るこの公園は、処理を支え、洪水リスクを抑え、都市住民に緑地を提供する。国連気候変動枠組条約水をろ過・浄化する湿地、調整池、地下貯水槽から成るこの公園は、処理を支え、洪水リスクを抑え、都市住民に緑地を提供する。
クロスは、レビューを発表したチームの一員として、昨年、世界各地のNbS導入地を調査した。「私たちが目指したのは、実用的な資料をまとめ、さまざまな利用者、とりわけ排水事業者や、排水処理施設または排水事業を運営することの多い自治体が、自然を活用した解決策を使う選択肢を理解できるようにすることでした」と彼女は語った。
計画担当者を支援するため、オンラインツールがカタルーニャ水研究所とEU資金によるMULTISOURCEプロジェクトによって開発されている。このツールを使えば、実務担当者は各地域に最適なNbSを特定でき、各地の取り組みを多くの国へ広げられる。
しかし、排水管理においてNbSにも限界はある。場所や用いる解決策によっては、重金属や抗生物質耐性遺伝子などの汚染物質を除去する効果が限られることがある。クロスは、見落とされがちなもう一つの事実を付け加える。自然を活用した技術であっても、こうした設備の維持管理には継続的な資金が必要だ。設計には慎重な計画を組み込まなければならず、NbSの限界、処理できる廃棄物とできない廃棄物、各解決策が国ごとの規制要件にどう適合するかを考慮する必要があると彼女は説明する。
UNEPが発表したカリブ海地域におけるNbS導入に関する報告書は、この地域では排水の推定85％が未処理のまま海に流れ込んでいるとし、NbSがもたらす環境と地域社会の保護の大きな可能性を示している。しかし同報告書は、課題の規模も指摘する。「NbSプロジェクトの成功には、教育と意識の向上、計画と設計の改善、科学的分析と監視への資源投入の拡大、法制度と規制機能の強化、水環境の健全性に向けた専用資金の確保がすべて必要となる」。
私たちの構想を実現する：廃棄物から資源へ
汚染問題に持続可能な形で真に対処する方法は一つしかないと、専門家は言う。廃棄物をすべて回収し、変換して再利用し、価値ある資源へと変えることだ。21世紀に欠かせないこの構想は、「サーキュラーエコノミー」という言葉に凝縮されている。
たとえば窒素とリンは、人間の排せつ物に含まれる重要な資源だ。年間に排出される人間の排せつ物の量現在では水生生態系を汚染することも多いが、「合成肥料の形で現在農地の施肥に使われている窒素の25％、リンの15％を代替できる可能性があり、世界で現在灌漑されている農地全体の15％を灌漑するのに十分な水も供給できる」と、国連環境計画（UNEP）の報告書は述べている。
窒素とリンを除去する下水処理技術は現在すでに存在するが、資源やエネルギーを大量に必要とすることがあり、場合によっては小規模な処理施設には適さない。処理施設の改修によって、大幅な削減を実現できる可能性があるが、さらなる対策が必要だ。
米アイオワ州のスタートアップ企業は、回転式藻類バイオフィルムシステムを開発した。このシステムは窒素とリンを除去するだけでなく、廃水の再利用も可能にする。既存の下水処理施設に設置した横向きのコンベヤーベルトを廃水に浸す。ベルト上の藻類は水中の栄養分を取り込む。二酸化炭素と日光にさらされると、藻類は成長する。「その後、藻類を収穫して加工し、肥料として販売できます」と、Gross-Wen Technologies（GWT）で、この技術を推進する同社の最高執行責任者（COO）、マックス・ガンスタッド氏は話す。
「これで、窒素［と］リンを生態系の中にとどめておけます」と、ガンスタッド氏は続ける。このシステムですべての窒素とリンを除去できるわけではないが、低い水準まで減らすことはできるという。GWTは、この環境負荷の低い技術を使って、システムで育てた藻類からバイオプラスチックやバイオ燃料などの製品を作ることを目指している。
適切に処理・浄化された水は、飲料水を含むさまざまな用途に再利用できる。これはすでに世界中の何百万人もの人々にとって現実となっている。シンガポールでは、人口570万人の飲用・非飲用水の需要の推定40％が再生水で賄われている。「NEWater」と呼ばれるこの割合は、2060年までに55％に上昇する見込みだ。同様の高度処理施設は米国各地で稼働し、何万世帯にも再生飲料水を供給しており、今後さらに増える予定だ。例えばカリフォルニア州のオレンジ郡水道区は、低コストで100万人分の飲料水を供給するため、2023年までに地下水涵養システムを導入する計画だ。
衛生設備をほとんど、あるいはまったく利用できない人々を対象に、家庭単位で資源を回収する取り組みも視野に入っている。ビル＆メリンダ・ゲイツ財団は、「トイレの再発明」チャレンジに数百万ドルを投じてきた。人間と環境に害を及ぼす廃棄物を浄化すると同時に、人の排泄物を電力、飲用水、肥料に変えるシステムを構想する取り組みだ。
廃棄物について語る
廃水や下水による汚染問題への解決策は数多くあるが、モンガベイが取材した専門家の複数は、二つの点で意見が一致した。技術だけでできることには限界があり、社会の認識を変えることが不可欠だ。
排泄物を題材にしたユーモアを除けば、人々はたいてい身体の廃棄物について、特に流した後にどうなるかについて話すのを避ける。タブーを乗り越えて率直に話し合うことは、人間の排泄物問題の解決に必要な社会変革を促すうえで不可欠だと、ザ・ネイチャー・コンサーバンシーの上席科学者兼戦略アドバイザーであり、オーシャン・セワージ・アライアンスの共同創設者でもあるステファニー・ウェア氏は語る。
「私たちの取り組みを通じて学んだのは、この問題全体の中で人間の行動について考えることを、どれほど忘れがちかということです」とウェア氏は話す。「行動も技術と同じくらい解決策の一部です。人々に使ってもらわなければなりません。使いたいと思ってもらう必要があります。」
人々は予想以上に柔軟な考え方をすることが多いと、タルタコフスキー氏は言う。「一般の人々は、業界がこれまで考えていたよりも、実際には水の再利用にずっと前向きだと分かりました」。同氏にとって、科学的知見を適切に伝えることが不可欠だ。
課題の規模は大きいものの、ウェア氏らは、物事が正しい方向に進んでいると考え、楽観的だ。知識は深まり、イノベーションも生まれている。今後の前進には、官民両部門やその他の関係者の間で対話と連携を強化することが鍵となる。人々の健康と環境への影響の両方を認識し、協力して、広く展開できる手頃な解決策を目指す必要があると同氏は述べる。
「少し気まずくなるようなことについて話し始めない限り、問題は決して解決しません。少し恥ずかしいことかもしれません」とウェア氏は締めくくる。「でも、話さなければ、この問題は解決できません。」
