「極端な」水のリサイクルの準備はできていますか?

このストーリーはもともと Yale Environment 360 に掲載されたもので、 Climate Deskコラボレーションの一部です 。

サンフランシスコのダウンタウンにある、かつてホンダのディーラーだった巨大なガレージでは、業務用冷蔵庫ほどの大きさの白と青に輝く家電製品が、ロサンゼルスのホテルへ輸送される準備が進められている。

ワンウォーターシステムと呼ばれるこのユニットは、地下に設置されます。パイプを通して、ホテルのシンク、シャワー、ランドリーなどから出る雑排水の大部分が集められます。このシステムは、膜ろ過、紫外線、塩素処理によって水を浄化し、再び上階に送り返して飲料水以外の用途に再利用します。

そしてまた。そしてまた。

「水を一度だけ使うという理由はありません」と、ローレンス・バークレー国立研究所傘下の全米水イノベーション連合の事務局長、ピーター・フィスク氏は述べた。自然界が太陽の力で循環する中で水を繰り返し利用・再利用するのと同じように、「都市、大学キャンパス、さらには個人の家庭規模で、水を繰り返し処理・再利用できる技術が今や私たちにはあります」と彼は述べた。

飲料以外の目的での集中的な水の再利用は数十年前から行われてきましたが、「水と廃水の極端な分散化」（「分散型水システム」または「オンサイト」もしくは「プレミス」リサイクルとも呼ばれる）と呼ばれるトレンドが、水の使用をより持続可能にするための取り組みにおける主要な戦略として現在浮上しています。

この構想は、新築の商業ビルや住宅、そして住宅街や大学などの地域に、敷地内にリサイクルプラントを設置することです。このプラントは、飲料水以外の用途での水利用を、中央集権的な水源から飲料水を購入するよりも安価にします。ろ過、処理、配水にコストがかかる飲料水の需要を減らすことで、このプラントは水管理の効率化に貢献します。多くの専門家は、これが水の未来だと考えています。最終的には、建物が完全に自給自足、つまり「ウォーターニュートラル」になり、飲料水と非飲料水の両方を循環的に繰り返し使用できるようになることが期待されています。

これは単なる夢物語ではありません。サンフランシスコでは、2015年に10万平方フィート（約9,000平方メートル）以上の新築ビルすべてに敷地内リサイクルシステムの設置を義務付けたため、概念実証が進められています。現在までに、6つの汚水処理システムと25の雑排水処理システムがこの技術を採用しており、さらに多くのシステムが開発中です。（汚水はトイレ、食器洗い機、台所のシンクから、雑排水は洗濯機、シャワー、浴槽から排出されます。）サンフランシスコ公益事業委員会の本部には、「リビングマシン」と呼ばれる雑水処理システムがあり、建物周辺の歩道に人工湿地を設けて排水を処理し、低水量トイレや小便器の洗浄に利用しています。このプロセスにより、建物への飲料水の輸入量を40%削減しています。

家庭排水のリサイクルだけでも、かなりの量の水を節約できます。トイレの洗浄や洗濯に利用することで、新規の水需要を約40%削減できます。シャワーにリサイクル水を使用すれば、さらに20%の水需要を削減できますが、その安全性は現在研究中で、サンフランシスコではまだ許可されていません。

水リサイクル会社Epic Cleantecは、その技術を実証するために、サンフランシスコの40階建てマンションから出る浄化されたグレー水を使ってEpic OneWater Brewというビールを醸造した。

コロラド川、リオグランデ川、そしてその他の西部の河川における大規模な干ばつと水危機により、「極端な分散化」がコロラド州、テキサス州、ワシントン州を含むアメリカ西部の他の地域にも広がりつつあります。また、日本、インド、オーストラリアでも分散化プロジェクトが進行中です。世界中で淡水供給が深刻な圧力にさらされており、気候変動によって水不足が深刻化しています。最近の調査によると、世界の湖の半分以上が過去30年間でかなりの量の水を失っています。国連は、2050年までに50億人が水不足に陥る可能性があると推定しています。

「これは、すべての人のための水の未来です」と、スタンフォード大学の「ウォーター・イン・ザ・ウェスト」プログラムの都市水政策ディレクター、ニューシャ・アジャミ氏は、分散型給水システムとリサイクルについて語った。「ゆっくりとしたプロセスですが、最終的には、水不足の状況を考えると、多くのコミュニティが水の安全保障を確保しながら経済発展を図る方法として、これを採用することになるでしょう。」

サンフランシスコのリサイクルシステムは、水資源を全く使用していません。敷地内にシステムを備えた最大の建物は、2018年に開業した61階建てのオフィスビル、セールスフォース・タワーです。サンフランシスコで最も高いビルです。オーストラリアのアクアセル社が建設したこのシステムは、毎日3万ガロンの下水、シンク、シャワー、その他の排水を浄化し、灌漑やトイレの洗浄に使用しています。年間約780万ガロンの節水に寄与していると推定されています。同社によると、これはサンフランシスコ市民1万6000人の年間使用量に相当します。飲料水には依然として屋外の水が必要です。（ニューヨークでは、現在ブルックリンのウォーターフロントで建設中のドミノ製糖所の再開発プロジェクトで、1日40万ガロンの汚水をリサイクルする予定です。）

水道事業者であるサンフランシスコ公益事業委員会は、市内で合計48の再利用システムが稼働しており、さらに29のプロジェクトが計画されていると推定しています。同委員会によると、2040年までにオンサイト水再利用プログラムにより、毎日130万ガロンの飲料水が節約される見込みです。

これらの建物で使用されているすべての水を回収し、飲料水基準まで処理する技術は既に存在します。しかし、リサイクルされた廃水を直接再利用することの安全性はまだ研究段階にあり、米国の規制では今のところそれが認められていません。専門家によると、敷地内で飲料水と非飲料水の両方に水を再利用する完全な循環型システムが米国で実現するには、少なくとも5年から10年かかるとのことです。

一方、集中型の再生水システムは数十年にわたり利用されてきましたが、水不足の解決策として急速に普及してきました。例えば、カリフォルニア州オレンジ郡には世界最大の水再生施設があり、間接飲料水再利用と呼ばれるプロセスで、1日あたり1億3000万ガロンの汚水を浄化しています。通常は海に排出される高度処理された廃水は、精密ろ過、逆浸透、紫外線と過酸化水素による消毒を含む高度な3段階浄化プロセスにかけられます。処理水は近隣の地下水に注入され、地元の水道事業者によって汲み上げられ、飲料水基準に達するまで処理されます。

水不足に悩むシンガポールでは、巨大なチャンギ水再生プラントが1日あたり2億3,700万ガロンの廃水を飲料水基準まで浄化している。

しかし、新しい再利用パラダイムは、水システムを根本的に再考し、屋上やコミュニティソーラーを備えた家庭や地域がエネルギーシステムを中央発電所から変革したのとほぼ同じ方法で、それを地域化します。

国立水イノベーション連合のフィスク氏によると、新しい建物や住宅街は、将来的には下水道や水道への接続が不要になるかもしれないという。人々は水道インフラへの接続を気にすることなく、事実上閉ループで同じ水を繰り返し使用することで、建物を建てることができるようになるだろう。「世界のほとんどの地域では、屋根に降る水だけで住宅を維持するのに十分な量になるでしょう」とフィスク氏は予測し、このアプローチによって水需要を少なくとも75%削減できるという最近の研究を引用している。

敷地内でのリサイクルは、水を節約するだけでなく、長距離の送水にかかる費用や、パイプラインの交換・敷設のために道路を掘削する費用も節約できます。「水は重いんです」とフィスク氏は言います。「そして私たちは重力のある惑星に住んでいます。ですから、住んでいる場所で何度も水を使いましょう。」

分散型システムでは、水を汲み上げるのに必要なエネルギーを削減することでコストを節約できると期待される場合もありますが、建物全体に水を送り出すためにより多くの電力が必要になる場合もあります。

水のリサイクルが普及すれば、用途に応じて様々な基準、つまり「フレーバー」で水を浄化することが可能になります。これは「目的適合」と呼ばれる概念です。例えば、トイレの洗浄水は飲料水ほど徹底的に浄化する必要はありません。

サンフランシスコで構築中のリサイクルシステムは成功していると広くみなされており、世界中の水不足に悩む都市の代表者がこの取り組みを研究するためにここに来ている。

Epic Cleantec社は、サンノゼで建設中のPark Habitatオフィスビルに、1日あたり3万ガロン（約1万4000リットル）の水を供給するシステムを設計しました。この汚水処理システムは、20階建てのタワー外壁に設置された緑の壁面への灌水に使用されます。このシステムは、雨水、冷却塔、シャワー、トイレ、洗面台から水を集め、地下室の多段階処理プロセスに循環させます。固形物は分離・殺菌され、土壌改良剤となります。

サンフランシスコは、これらのシステム構築に必要な規制を円滑にすることで「プレイブックを作成し、プロセス全体のリスクを軽減した」と、父イゴールと共にエピック・クリーンテックを設立し、CEOを務めるアーロン・タータコフスキー氏は述べた。「これを実現する技術は古くから存在していました。しかし、これまでこの技術の導入を阻んできたのは規制上のハードルでした。確立された枠組みがなければ、実現は不可能でした。各市や州が行っているのは、これらのシステムを安全かつ効率的に運用するための明確なプレイブックを作成することです。」

タルタコフスキー氏によると、エピック・クリーンテックが構築しているシステムのコストは数十万ドルから数百万ドルに上る。投資回収には約7年かかるという。その後は、建物ごとに異なる水道料金と下水道料金を継続的に大幅に削減できるという。

オークランドにあるパシフィック研究所（水の持続可能性を研究する独立機関）の研究ディレクターであり、分散型システムと水のレジリエンスに関する報告書の著者でもあるヘザー・クーリー氏は、カリフォルニア州の水の未来にとって構内システムが不可欠だと考えている。「これらのオンサイトおよび分散型システムは、気象条件への対応策の幅を広げる画期的な追加要素です」とクーリー氏は述べた。「レジリエンスの構築に役立つでしょう」。しかし、クーリー氏はさらに、「万能薬はありません。あらゆる場所のあらゆる建物に導入されるわけではありません」と付け加えた。

サンフランシスコ公益事業委員会が新築ビルに水道使用量の削減を義務付けているのは、一見矛盾しているように思えるかもしれません。結局のところ、水道という資源の販売は委員会の管轄ですから。しかし、サンフランシスコは都心部の高密度化政策を掲げています。3階建てや4階建ての建物が10階建てや12階建ての建物に建て替えられるにつれ、新たな水道インフラの建設や新たな水源の発見にかかるコストは急騰しています。

敷地内のリサイクルは、いわゆる「地区」と呼ばれる地域でも行われています。カリフォルニア大学デービス校には灌漑用の汚水処理システムがあり、また、独自の閉ループリサイクルシステムを備えた新興地域も増えています。例えばサンディエゴでは、開発業者がオフィスキャンパスに転換中のショッピングセンターで汚水をリサイクルするための大規模な地区システムを構築しています。

ロンドンを拠点とするエンジニアリング・デザイン会社アトリエ・テンのサンフランシスコ事務所所長クレア・マックスフィールド氏は、地域規模が再生水にとって「持続可能性にとって適切な規模」だと語った。

マックスフィールド氏は、サンフランシスコ・ジャイアンツの球場隣接地に建設中のミッションロック地区において、11エーカー（約4.6ヘクタール）の複合利用地区システムの設計を支援した持続可能性チームを率いた。このシステムは、主下水道から汚水を集め、ろ過した後、地区内の17棟の建物すべてに送り、灌漑やトイレの洗浄水として利用する。「地区規模では非常にうまく機能し、費用対効果も非常に高い」とマックスフィールド氏は述べた。「費用を分担し、レジリエンス（回復力）と環境正義に貢献します。皆に自力で解決しろと言うよりも、ずっと良いのです。」

最近の調査によると、この水のリサイクル方法は、一戸建て住宅では約6%、集合住宅では12%のコスト増につながることが分かりました。しかし、これらのシステムを利用する人の数が増えるにつれて、規模の経済性が働き、リサイクル水は都市水道よりもはるかに安価になります。

オランダで開発されたHydraloopは、市場に出回っている家庭用テクノロジーの一つで、一種の「水洗浄」マシンです。家庭内の水の最大95%をリサイクルし、シャワーや洗濯機の水を消毒して、芝生の散水、トイレの洗浄、プールの水の貯水に利用します。これにより、全体的な水消費量は25～45%削減されます。バンクーバーの企業は、シャワーを浴びている間、シャワー水を何度も繰り返しリサイクルするRainStickという製品を製造しています。

より大規模な住宅改修を阻む障壁は何でしょうか？専門家によると、それは「不快感」です。再利用について話すと、建設業者や建築家の間で「大きな不安」が生まれるとマックスフィールド氏は言いますが、彼女はそれを克服できると考えています。

だからこそ、水不足に悩む世界において、水道と廃棄物システムの分散化が重要な役割を果たす運命にあると彼女は述べた。20年前は、建物の設計において炭素について議論する人は誰もいなかったとマックスフィールド氏は述べた。「しかし今では誰もが炭素について議論しています。水はまさにその時を迎えるのです。」

更新 2023 年 6 月 27 日午後 5 時 36 分 (東部標準時): このストーリーは、Salesforce Tower と Atelier Ten に関する詳細を修正するために更新されました。