未來的“馬桶革命”

2011年11月，中國科學家寧靖憑借兩頁紙的申請材料在比爾和梅琳達·蓋茨基金會發起的“探索大挑戰”第七輪全球征集中脫穎而出，獲得10萬美元的資金支持。這個項目正在嘗試為欠發達地區的居民提供一種廉價、穩固、易組裝的利用風能和太陽能驅動設備處理糞便的新型馬桶。若研發成功，可能要掀起一場中國式的“馬桶革命”。

2011年4月，剛剛回國不久的工程專家寧靖教授讀到一封來自比爾和梅琳達·蓋茨基金會（以下簡稱“蓋茨基金會”）的創意挑戰信。一項名為“探索大挑戰”（Grand Challenges Explorations，簡稱GCE）的項目正在全球范圍內就公共健康議題征集方案。

“探索大挑戰”是蓋茨基金會在全球健康領域的一項創新嘗試。

2008年，蓋茨基金會拿出一億美元，以5年為期，每年兩輪，面向全球征集并資助“大膽而非傳統性的研究計劃”。每輪征集都會圍繞“給發展中國家人民帶來最大傷害卻少為人所關注的重大疾病和健康問題”設定特定主題。過去幾輪的挑戰主題包括：為控制和治療全球首要傳染疾病創造低成本的通用手機應用、尋找新型避孕技術、尋找提高孕婦和新生兒健康狀況的新技術、創造限制抗藥性藥物及分配系統等。目前，已有來自44個國家地區的602名研究者在評選中勝出，在各自的研究領域為解決全球健康問題進行創新探索。

寧靖收到的是第七輪的挑戰主題：創造下一代衛生設施。

所謂“衛生設施”，就是每人每天都要使用的糞便收集設備——馬桶。挑戰書對這種“下一代衛生設施”提出了四點苛刻的要求：能夠衛生地清除糞便池中的排泄物；回收過程所消耗的能源足夠安全、廉價；能夠適應面臨嚴重缺水或季節性干旱地區，以及高地下水位和潮汐區；易清理、易維護，能夠為公共廁所提供具有吸引力的廉價座便器解決方案。總而言之，它需要在不具備下水道和糞便處理系統的欠發達農村地區正常運作。

作為一個有十余年核廢料處理設施經驗的工程師，寧靖覺得自己可以一試。在遞交方案后僅半年時間里，寧靖收到了中標信息。他提交的“利用風能和太陽能驅動設備處理糞便的新型馬桶”創意方案獲得來了自蓋茨基金會第一輪10萬美元的研發資金。

馬桶變身微型糞便處理工廠

按寧靖最初的設想，他設計的這款新型糞便抽取裝置主要由太陽能、風能電板和一根管狀抽取裝置構成。該裝置將在太陽能和風能供電裝置的驅動下，通過管狀抽取裝置將糞池底部的淤泥抽取出來，把糞便糊在管壁上，利用太陽光照和自然溫度使之風干，避免糞便在池底發酵產生異味，便于運走進行集中處理。

中標方案公布后，寧靖考慮到中國農村的實際情況，在方案的具體實現上對設計做出了一定的調整：池底淤泥不再運走，而是就地處理，在管道中進行烘干、焚燒。若能實現這點，使用者只需定期清理燃燒的糞便灰燼，即可原地處理排泄物，維持廁所的整潔、衛生。

“我申請時的思路更像是對普通的農村廁所進行改良，現在則希望把它改造為不向外排泄任何污染物和污水的、可就地處理排泄物的獨立裝置。也就是說，把馬桶改造為一個微型的糞便處理廠”，寧靖介紹說。

為了實現這個頗具創意的新型馬桶，寧靖召集了具有豐富工程經驗的十人團隊，團隊成員在電子、機械、氣味處理等方面各有所長，許多還是奮斗多年的老同事。不過，即便擁有這樣強大的研發團隊，要把抽取、烘干、焚燒等功能壓縮在馬桶及其附屬裝置這樣狹小的空間里，并不是件容易的事情。

由于目前采用的設備都相對昂貴，會直接影響最終產品的造價。考慮到欠發達農村地區的購買力，產品必須做得很便宜，使得普通家庭能夠承擔起馬桶的使用費用。這種性能和成本之間的矛盾，是研發過程中最大的挑戰。

為了最大程度地適應科技不普及的欠發達地區農民的使用，寧靖還希望這種新型馬桶的成品可簡易安裝、免維護、免維修并免看管。試想，如果只用花幾百塊錢就可買一個使用壽命達十幾年，其間不需要大維修，不需要外來能源供給，也不需要用水沖洗，同時還能保持清潔、干凈、無異味的“超級馬桶”，有誰還會惦記那些滋長著蛆蟲的旱廁？

根據“探索大挑戰”的資助規則，在第一輪中標的項目有10%將進入第二輪，獲得100萬美元的追加研究資助。若項目技術成熟，將有可能獲得進一步支持，并進入市場。雖然機會有限，實驗也面臨失敗的風險，寧靖和他的團隊仍舊在探索。

“當我真正開始了解清潔的衛生設施將可能使許多人免于因不潔衛生條件導致的傳染病和死亡，我才意識到一個小小的馬桶可能帶來多少改變”，寧靖說。

目前，寧靖和他的團隊正在搭建第一臺實驗室概念機模型。他希望能在2012年3月之前拿出樣機，并到現場環境中進行試用。

“馬桶革命”任重道遠

當寧靖為“探索大挑戰”項目設計新型馬桶方案的時候，他并不知道自己已經成為“馬桶革命”的先行兵。

2011年7月，在一場名為“徹底改造馬桶”的競賽中，蓋茨基金會向8所知名大學的研究人員提供300萬美元資金，用以尋找“無需連接到任何排污系統、供水網或電網也能使用的經濟型馬桶”。此外，蓋茨基金會還將繼續投入總金額達4200萬美元資金尋找便宜便攜的新型馬桶。比爾·蓋茨與傳統馬桶的這次叫板行動，被媒體稱作“繼計算機革命之后的又一場’馬桶革命’”。

事實上，這場公共健康領域的新革命有著其深遠的意義。公開資料顯示，全球近四成人口面臨沒有沖水廁所的窘境；在第三世界，仍有21億農村人口正在使用不具有管道系統的公廁、污水坑、化糞池（其中有10億人在露天排便）。

這些所謂的“衛生設施”往往不可長久使用，并且會對公共健康帶來消極影響。人畜排泄的尿液和排泄物在未經處理的情況下，可能污染農業、洗浴、家庭活動和飲用用水。這些排泄物中富含病原體，會隨著人畜行跡遍布農村地區的各個社區。

對那些缺乏基本醫療設施的窮人而言而言，沒有沖水馬桶的后果要比人們想象的嚴重很多：聯合國世界衛生組織的公開文件顯示，在全球，每年約有160萬兒童死于腹瀉類疾病，其中大部分通過糞口途徑傳染。

蓋茨基金會全球發展計劃主席西爾維婭·馬修斯·伯韋爾曾在公開場合稱贊馬桶的發明在“拯救生命和改善健康”上做出的巨大貢獻。她指出，馬桶僅造福了世界三分之一的人口，在那些排污系統不完善、缺少污水處理廠的地區，現有的馬桶技術并不能滿足當地艱苦的情況，加之馬桶造價不低，尋找更簡單、更便攜、更安全的新型馬桶迫在眉睫。